Материалы портала «Научная Россия»

Ученые ИК СО РАН И НГУ сделали шаг к энергетике будущего

Ученые ИК СО РАН И НГУ сделали шаг к энергетике будущего
Исследователи выяснили, как улучшить свойства протонно-обменной мембраны — главной части топливной электрохимической ячейки, которая позволит уйти от энергетики, построенной на нефти и угле

Ученые из Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН и лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем физического факультета Новосибирского государственного университета выяснили, как существенно улучшить свойства протонно-обменной мембраны — главной части топливной электрохимической ячейки, которая в будущем, возможно, позволит уйти от энергетики, построенной на нефти и угле, и решить проблему сохранения энергии, сообщает издание «Наука в Сибири».

Эффективные топливные электрохимические ячейки с двумя основными компонентами — водородом и кислородом — призваны решить проблему сохранения и передачи энергии на расстоянии химическим путем, при этом они будут более экологичны в эксплуатации. Также они смогут сохранять энергию в таких устройствах, как мобильные телефоны или зарядные батарейки, материал которых со временем деградирует, а способность удерживать заряд истощается. Между тем, достаточно долговечный материал для того, чтобы решить эту задачу, еще не создан.

Прототип мембраны для топливной электрохимической ячейки с использованием металло-органических каркасов разработали сотрудники Манчестерского университета, а сибирские ученые методом ядерного магнитного резонанса исследовали базовый материал на основе лантанидов, показали, каков механизм протонной проводимости, а также определили, как его доработать. Благодаря этим исследованиям проводимость конечной мембраны усилилась в сто раз.

В основе принципа работы лежит соединение заранее заготовленных компонентов-газов, которые хранятся в баллонах внутри ячейки. Основная ее часть — протонно-обменная мембрана, которая пропускает только ионы водорода, образующиеся на аноде ячейки. В ходе работы ионы водорода проходят сквозь мембрану и взаимодействуют с кислородом, образуя воду. В процессе создается электродвижущая сила, которую можно использовать для работы различных устройств. Мембрана должна быть влагоустойчивой и непроницаемой для остальных веществ. 

«Наша заслуга заключается в том, что мы экспериментальным методом смогли разобраться с механизмом протонной проводимости и показали, каким образом возникают частицы-переносчики на поверхности мембраны, а также предложили дополнительную обработку поверхности, чтобы увеличить концентрацию переносчиков, тем самым улучшив проводимость. Потенциально это новый шаг в энергетике, который будет использоваться в современных источниках электропитания с помощью экологически чистых материалов. Ячейка имеет неограниченный по времени способ хранения электроэнергии в виде раздельных веществ, не будет ломаться и не требует технического обслуживания, в отличие от обычно используемых переносных дизельных электрогенераторов», — цитирует сайт НГУ научного сотрудника ИК СО РАН, старшего научного сотрудника лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем физического факультета НГУ кандидата физико-математических наук Даниила Игоревича Колоколова.

 

Источник: www.sbras.info

протонно-обменная мембрана электрохимические ячейки

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.